36AM54｜第36回 臨床工学技士国家試験 過去問

正答

4

公式正答は 4 です。正答内容は （図中の選択肢4） です。

この問題のポイント

理想反転形オペアンプで、入力側の素子を流れる電流がそのまま帰還素子へ流れます。入力側がキャパシタC、帰還側が抵抗Rなら、キャパシタ電流C・dVᵢ/dtをRで電圧へ変換するため微分回路になります。

解説

選択肢4では非反転入力が接地され、負帰還により反転入力は仮想接地となります。入力キャパシタを流れる電流は

i_C=C・dVᵢ/dt

です。理想オペアンプの入力端子へ電流は流れないので、この電流が帰還抵抗Rを流れます。出力の符号は反転するため、

Vₒ=−R i_C=−RC・dVᵢ/dt

となり、入力電圧の時間微分に比例した出力が得られます。

これと対になるのが選択肢5です。入力側が抵抗R、帰還側がキャパシタCなので、Vₒ=−(1/RC)∫Vᵢdtとなる積分回路です。選択肢1〜3はキャパシタを含まない抵抗帰還回路であり、入力の時間微分を作る構成ではありません。

選択肢の確認

選択肢1：（図中の選択肢1）

正答ではありません。 R₁〜R₄と帰還抵抗R₂だけからなる抵抗回路で、Vᵢが反転入力側と非反転入力側の両方へ分圧入力されます。キャパシタを含まず、dVᵢ/dtに比例する電流を作りません。

選択肢2：（図中の選択肢2）

正答ではありません。 Vᵢが非反転入力へ入り、反転入力にはR₁とR₂の負帰還網がある非反転増幅回路です。利得は抵抗比で決まり、微分動作ではありません。

選択肢3：（図中の選択肢3）

正答ではありません。 入力抵抗R₁と帰還抵抗R₂を用いる反転増幅回路です。Vₒ=−(R₂/R₁)Vᵢとなり、入力波形を抵抗比で反転増幅します。

選択肢4：（図中の選択肢4）

正答です。 入力側がキャパシタC、帰還側が抵抗Rなので、Vₒ=−RC・dVᵢ/dtとなる反転微分回路です。

選択肢5：（図中の選択肢5）

正答ではありません。 入力側が抵抗R、帰還側がキャパシタCなので反転積分回路です。微分回路とはCとRの位置が逆です。

覚えるポイント

• 微分回路：入力C・帰還R、Vₒ=−RC・dVᵢ/dt。
• 積分回路：入力R・帰還C、Vₒ=−(1/RC)∫Vᵢdt。
• 図を読むときは、反転入力へ入る素子と出力から戻る帰還素子を分けて確認します。